高考化工流程试题命题特点及解决对策

颜建河

题海无边。对于我们每个学生来说，题目永远做不完，做不穷尽，也没有必要。立足基础，掌握核心知识，学会总结反思，学会迁移运用，才是致胜之法宝，才能做到不变应万变。以化工流程为背景的框图题，是近年来的必考试题之一，可谓高考中的“新宠儿”，试题涉及了课标要求的全部重要核心知识点，着力考查学生独立思考、灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力。这类试题以新颖、鲜活的真实情景，融元素、化合物、理论、结构、性质、实验等诸多方面的知识于一体，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点，备受命题者垂青，成为高考化学科目的“主打”题目。立足课本知识，采用正向逆向思维、发散收敛思维、横向思维等多种方式进行综合分析、推理，才能追寻到解决这类问题的“切入点”，最终顺利地完成对整个题目的解答。

特点之一——以化学原理为背景命题，从原理方面进行切入。

考题以物质的制备流程为主线，题干主要以框图转化和熟知反应现象等知识作为题目材料予以呈现。着力考查学生运用化学平衡原理、化学反应与能量变化、电化学等知识来解决化工生产中实际问题的能力。其解决对策就是读懂框图，获取有用信息（核心反应），分析流程中的每一步骤，运用化学反应原理分析制备产品的最佳条件，从产品物质来进行切入，准确找到解答题目的突破口。

【例1】（2015·广东）七铝十二钙（12CaO·7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和 ，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若溶液I中c（Mg2+）小于5×10-6 mol·L-1，则溶液pH为_______（Mg（OH）2的Ksp=5×10-12）；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是_______________。

（2）滤液I中的阴离子有_______（忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2，会生成 ，从而导致CaCO3产率降低。

（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 。

（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 。

（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。

分析与解答：本题是一道立足于课本，而高于课本的化工流程试题，着力考查学生运用化学原理、化学反应、电化学等相关知识，综合性较强，有一定难度。为此，解答这类问题的切入口就是从原理出发（利用好溶度积、物质的分离、电极反应的书写等相关知识），同时，认真分析框图中每步的目的所在，则题中问题可迎刃而解。

（1）煅烧时CaCO3会发生分解生成CaO和CO2，煅烧MgCO3分解生成MgO和CO2；故煅烧主要含MgO和CaO；Ksp=c（Mg2+）·c2（OH-），代入得：5×10-12=5×10-6×c2（OH-），即得c（OH-）=10-3mol·L-1，pH=11。由于溶液中c（Mg2+）小于5×10-6mol·L-1，所以溶液pH大于11，不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3的原因是加入（NH4）2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，从而造成生成的CaCO3减少。

（2）从流程中看出NO3-没有被除去，故滤液Ⅰ中的阴离子有NO3-，CaO溶于水生成Ca（OH）2，故溶液中还有OH-；若滤液中Ⅰ中仅通入CO2，过量的CO2会与CaCO3生成CaHCO3，从而导致CaCO3产率降低。

（3）Al表面的氧化膜的成分是Al2O3，该物质是两性氧化物，NaOH可以与这发生反应，NaOH溶液与Al2O3反应的离子方程式为：Al2O3+OH-=2AlO2-+H2O。

（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，Al作阳极，石墨作阴极；Al在阳极放电，溶液中的H+在阴极放电，破坏了水的电离平衡，使的溶液中的OH-浓度增大，与产生的Al3+结合生成Al（OH）3，总反应方程式为：2Al+6H2O2Al（OH）3↓+3H2↑。

（5）根据题意知，充电和放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，放电时负极Al失去电子变为Al3+，与溶液中的AlCl4-结合，发生反应产生的Al2Cl7-电极反应式为：Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-。

【答案】（1）CaO，11；加入（NH4）2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤是会被除去，造成生成的CaCO减少 （2）NO3-，（NH4）2CO3（3）2OH-+Al2O3=2AlO2-+H2O （4）2Al+6H2O2Al（OH）3↓+3H2↑ （5）Al-3e-+7 AlCl4-=4 Al2Cl7-

特点之二——以物质制备为背景命题，从制备方面进行切入。

考题的题干主要以熟知物质的特征结构、组成等知识作为题目材料予以呈现，主要考查元素及化合物、物质结构、元素周期律、氧化还原反应等知识。其解决对策就是认真阅读题干信息，从特征结构、组成来进行切入，才能迅速、准确找到解答题目的突破口。

【例2】（2014·江苏）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）x（OH）6-2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

⑴酸浸时反应的化学方程式为 ；滤渣Ⅰ的主要成分为 （填化学式）。

⑵加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3转化为Al2（SO4）x（OH）6-2x。滤渣Ⅱ的主要成分为 （填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是 （用离子方程式表示）。

⑶上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是 ；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

分析与解答：本题是一道立足于课本，而高于课本的化工流程试题，着力考查学生元素及化合物、物质结构等相关知识，难度不大。为此，解决好这类题目的关键，就是认真读题，明确框图中每一步的目标，再结合题目设问，利用好硫、硅、铝等相关知识，则试题中的各个问题便可迎刃而解。

（1）酸浸时，粉煤灰中的Al2O3能与H2SO4反应生成Al2（SO4）3，而SiO2不能与H2SO4反应，因而滤渣Ⅰ为SiO2。

（2）滤液为Al2（SO4）3，调节pH=3.6，加入CaCO3粉末，发生反应生成微溶物CaSO4，因而滤渣Ⅱ为CaSO4；溶液中存在Al3++3H2O=Al（OH）3+3H+，CaCO3+2H+= Ca2++H2O+CO2↑，溶液的pH偏高，碱性增强，会促进Al3+水解，溶液中的Al3+和OH-离子反应生成Al（OH）3，所以将会导致溶液中铝元素的含量降低。

（3）+4价S具有较强还原性，溶液吸收二氧化硫生成SO32-，在溶液中SO32-易被氧化生成SO42-，所以上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量；溶液中SO32-属于弱酸根离子被氧气氧化为转化为SO42-，SO42-为强酸根离子，则溶液酸性增强，pH减小。

【答案】（1）Al2O3 + 3H2SO4=Al2（SO4）3 + 3H2O；SiO2（2）CaSO4；3CaSO4 + 2Al3+ + 3SO42- + 3H2O=2Al（OH）3 + 3CaSO4 + 3CO2↑（3）溶液中的部分SO32-被氧化成SO42-；减小。

特点之三——以实验操作为背景命题，从实验方面进行切入。

考题以考查学生实验基础知识、基本操作及基本技能为主要目标。其解答切入点就是认真读题，仔细审题，找到实验的目的所在。即从混合物中分离、提纯某一物质，利用某些物质制备另一物质所涉及的实验操作方法。

【例3】（2014·江苏）实验室从含碘废液（除H2O外，含有CCl4、I2、I-等）中回收碘，其实验过程如下：

⑴向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I-，其离子方程式为______________；该操作将I2还原为I-的目的是 ___________。

⑵操作X的名称为 。

⑶氧化时，在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl2，在40℃左右反应（实验装置如右图所示）。实验控制在较低温度下进行的原因是______________________________；锥形瓶里盛放的溶液为 。

⑷已知：5SO32- + 2IO3- + 2H+ = I2 + 5SO42- + H2O。

某含碘废水（pH约为8）中一定存在I2，可能存在I-、IO3-中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO3-的实验方案：

取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在；___________。

实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。

分析与解答：本题是一道立足于课本，而高于课本的化工流程框图试题，着力考查学生化学基础知识和基本实验技能，有一定难度。为此，解决好这类题目的关键，就是认真读题，明确框图中每一步的目标，再结合题目设问及实验装置图，利用好卤素、氧化还原反应的相关知识，则试题中的各个问题便可迎刃而解。

根据题给框图分析，明确几种重要物质（离子）的氧化性强弱，融合实验装置和实验的基本操作，再结合问题就能准确回答。其正确答案如下：

（1）SO32-被I2氧化为SO42-，I2被还原为I-，结合电荷守恒和原子守恒可写出正确反应方程式为：SO32- + I2 + H2O = 2I- + SO42- + 2H+；因为I2不溶于水，而碘化物易溶于水，故将I2还原为I-的目的是使CCl4中的碘进入水层。

（2）分离有机溶剂和水溶液的混合物需要通过分液的方法；

（3）温度越高，Cl2溶解度越小，而且随温度升高，Cl2会把I2进一步氧化为IO3-，导致氧化I-的效率偏低；另外，I2也容易升华。使氯气在溶液中有较大的溶解度（或防止I2升华或防止I2进一步被氧化）；NaOH溶液。

（4）检验I2用淀粉，结合所给试剂的性质，FeCl3具有氧化性，可将I-氧化为I2，而Na2SO3具有强还原性，可将IO3-还原为I2。从水层取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I-；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I-；另从水层中取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO3-；若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO3-。

【答案】（1）SO32- + I2 + H2O = 2I- + SO42- + 2H+，使CCl4中的碘进入水层。（2）分液；（3）使氯气在溶液中有较大的溶解度（或防止I2升华或防止I2进一步被氧化）；NaOH溶液；（4）从水层取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I-；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I-；另从水层中取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO3-；若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO3-。

责任编辑 李平安